Kõik on atmosfäärirõhuga tuttavad, vähemalt tänu füüsikatundidele ja ilmateatele. Lisaks pakuvad huvi inimesele avaldatava surve mõju nüansid.
Mis on atmosfäärirõhk?
Atmosfääri rõhk - see on meie planeedi gaasikere, atmosfääri, mis mõjutab kõiki selles asuvaid objekte, aga ka maakera rõhk. Rõhk vastab jõule, mis toimib atmosfääris pindalaühiku kohta.
Lihtsamalt öeldes on see jõud, millega meie ümbritsev õhk toimib maa ja objektide pinnal. Õhurõhu muutuste jälgimisega saab ilmastikuolusid ennustada koos teiste teguritega.
Miks ja miks atmosfäärirõhk luuakse?
Maa atmosfääri ja mitmesuguseid meteoroloogilisi nähtusi uurivad spetsialistid jälgivad hoolikalt õhumasside liikumist. See on peamine tegur, mis mõjutab konkreetse piirkonna kliimatingimusi. Need tähelepanekud võimaldasid mõista, miks õhurõhk tekib.
Süüdi on raskus. Paljude katsete abil tõestati, et õhk pole mingil juhul kaalutu. See koosneb mitmesugustest gaasidest, millel on teatud kaal. Nii toimib Maa raskusjõud õhku, mis aitab kaasa rõhu tekkimisele.
Huvitav fakt: kogu planeedi õhk (või kogu Maa atmosfäär) kaalub 51 x 1014 tonni
Ümber maakera ei ole õhumass sama. Sellest lähtuvalt kõigub ka õhurõhu tase. Suurema õhumassiga piirkondades on kõrgem rõhk. Kui õhku on vähem (sellistel juhtudel nimetatakse seda ka harvaks), on rõhk madalam.
Miks atmosfääri mass muutub? Selle nähtuse saladus peitub õhumasside kuumutamises. Fakt on see, et õhuküte ei toimu üldse päikesevalguse mõjul, vaid maapinna tõttu.
Selle lähedal õhk soojeneb ja muutub kergemaks, tõuseb üles. Sel ajal muutuvad jahutatud voolud raskemaks ja madalamaks. See protsess jätkub. Igal õhuvoolul on oma rõhk ja selle erinevus põhjustab tuult.
Kuidas atmosfääri koostis mõjutab rõhku?
Atmosfäär sisaldab tohutul hulgal gaase. Enamasti on see lämmastik ja hapnik (98%). Samuti on seal süsinikdioksiidi, neooni, argooni jne. Atmosfäär algab 1–2 km paksuse piirkihiga ja lõpeb eksosfääriga umbes 10 000 km kõrgusel, kus see sujuvalt sujub planeetidevahelisse ruumi.
Atmosfääri koostis mõjutab tiheduse tõttu rõhku. Igal komponendil on oma tihedus. Mida suurem on kõrgus, seda õhem on atmosfääri kiht ja selle madalam tihedus. Vastavalt sellele rõhk väheneb.
Atmosfäärirõhu mõõtmine
Rahvusvahelises ühikute süsteemis mõõdetakse õhurõhku paskalites (Pa). Ka Venemaal kasutatakse selliseid ühikuid nagu baar, millimeetrid elavhõbedat ja nende derivaate. Nende kasutamine tuleneb rõhu mõõtmise vahenditest - elavhõbeda baromeetritest. 1 mmHg vastab umbes 133 Pa.
Baromeetreid on kahte tüüpi:
- vedel;
- mehaaniline (aneroidne baromeeter).
Vedelad baromeetrid täidetud elavhõbedaga. Selle seadme leiutamine on Itaalia teadlase Evangelista Torricelli teene. 1644. aastal viis ta läbi katse konteineri, elavhõbeda ja kolviga, mis langesid vedelikuga avatud auguga.
Rõhu muutusega elavhõbe tõusis või langes kolbi. Kaasaegseid skaalaga elavhõbeda baromeetreid peetakse kõige täpsemaks, kuid mitte eriti mugavaks, seetõttu kasutatakse neid meteoroloogiajaamades.
Tavalisem aneroidsed baromeetrid. Sellise seadme disain tagab metallkarbi, mille sees on harvendatud õhk. Kui rõhk langeb, laieneb kast. Suureneva rõhu korral kahaneb kast ja toimib kinnitatud vedrule. Vedru juhib noolt, mis näitab rõhu taset skaalal.
Huvitav fakt: On olemas standardne rõhuühik (nagu ka muud füüsikaliste koguste ühikud). Esmane standard, mis näitab absoluutset rõhku võimalikult täpselt, on Mendelejevi ülevenemaalises metroloogia uurimisinstituudis (Peterburi).
Inimeste atmosfäärirõhk
Normaalne õhurõhk - See on 760 mm Hg või 101 325 Pa temperatuuril 0 ℃ merepinnal (45 ° laiuskraad). Veelgi enam, atmosfäär toimib maapinna igal ruutsentimeetril jõuga 1,033 kg. Selle õhukolonni massi tasakaalustab 760 mm kõrgune elavhõbedasammas.
Torricelli määras katse ajal ka indikaatori 760 mm. Samuti märkas ta, et kui kolb täidetakse elavhõbedaga, jääb ülaosa tühi. Hiljem nimetati seda nähtust "Torricelliumi tühjuseks". Siis ei teadnud teadlane veel, et lõi eksperimendi käigus vaakumi - st igasuguste ainete vaba ruumi.
Normaalsel rõhul 760 mmHg tunneb inimene end kõige mugavamalt. Kui arvestada eelnevaid andmeid, siis surub inimene õhku jõuga umbes 16 tonni. Miks me siis seda survet ei tunne?
Fakt on see, et kehas on ka rõhk. Mitte ainult inimesed, vaid ka loomailma esindajad on atmosfäärirõhuga kohanenud. Iga orel moodustati ja arendati välja antud jõu mõjul. Kui atmosfäär mõjub kehale, jaotub see jõud kogu pinna ulatuses ühtlaselt. Seega on surve tasakaalus ja me ei tunne seda.
Atmosfäärirõhu normi ei tohiks segi ajada kliimastandardiga. Igal piirkonnal on konkreetsel aastaajal oma standardid. Näiteks on Vladivostoki elanikel õnne, sest seal on aasta keskmine õhurõhk peaaegu normiga võrdne - 761 mm Hg.
Ja mägistel aladel (näiteks Tiibetis) asuvates asulates on rõhk palju madalam - 413 mmHg. Selle põhjuseks on umbes 5000 m kõrgus.
Rõhu suurenemine ja vähenemine
Kui rõhk ületab märgi 760 mm. Hg. Art., Nimetatakse seda suuremaks ja kui indikaator on tavalisest väiksem - madalaks.
24 tunni jooksul võib ilmneda mitu atmosfäärirõhku. Hommikul ja õhtul tõuseb ning pärast kella 12 pärastlõunal ja õhtul - väheneb. See juhtub tänu asjaolule, et õhutemperatuur muutub ja vastavalt sellele ka õhuvoolud liiguvad.
Talvel täheldatakse mandri kohal kõrgeimat õhurõhku, kuna õhus on madal temperatuur ja tihedus. Suvel täheldatakse vastupidist olukorda - surve on minimaalne.
Globaalsemal skaalal sõltub rõhutase ka temperatuurist. Maa pind soojeneb erinevalt: planeedil on geoidne (mitte ideaalselt ümar kuju) kuju ja see pöörleb ümber Päikese. Mõned tsoonid soojenevad rohkem, teised vähem. Seetõttu jaotub atmosfäärirõhk planeedi pinnale tsooniliselt.
Teadlased eristavad 3 vööd, kus domineerib madalrõhk, ja 4 vööt, kus valitsevad maksimumid. Ekvaatoritsoon soojeneb kõige rohkem, seetõttu tõuseb kerge soe õhk ja pinna lähedal moodustub madalrõhkkond.
Postide lähedal on vastupidine olukord: külm õhk langeb, seetõttu on siin kõrge rõhk. Kui vaatate rõhujaotust planeedi pinnal, siis märkate, et miinimumide ja maksimumide vööd vahelduvad.
Lisaks peate meeles pidama Maa mõlema poolkera ebaühtlase kuumutamise kohta aasta jooksul.See viib madala ja kõrgsurvevööde teatud nihkumiseni. Suvel liiguvad nad põhja poole ja talvel lõuna poole.
Inimmõju
Atmosfäärirõhul on inimkehale tõsine mõju. See on täiesti loomulik, kui võtame arvesse kõike eelnevat seoses jõu, millega õhk meie kehale surub, ja vastutegevuse vastu.
On olemas meteoroloogilise sõltuvuse kontseptsioon, mida kinnitavad ka teadus ja meditsiin. Meteopaadid on inimesed, kelle keha reageerib isegi minimaalse rõhu kõrvalekaldele normist. Nende hulka kuuluvad ka inimesed, kellel on mõned kroonilised haigused (eriti kardiovaskulaarsed, närvisüsteem jne).
Üldiselt suudab inimkeha kohaneda kliimatingimuste muutustega. Näiteks täiesti erinevate ilmastikutingimustega riiki reisides võib aklimatiseerumiseks kuluda mitu päeva.
Olulised kõrvalekalded normist on märgatavad absoluutselt iga inimese jaoks. See hõlmab nii kõrget kui ka madalat vererõhku.
Tavaelus ei toimu õhurõhu tõusu kriitilisele tasemele, mille juures inimese heaolu halveneb (välja arvatud ülalmainitud ilmast sõltuvad ja krooniliselt haiged). Selle mõju võite tunda näiteks suurtele sügavustele sukeldumisel.
Madal õhurõhk on ohtlikum. Selle mõju saab hõlpsasti tunda ka kõrgel kõrgusel. Seal on kõrgusehaiguse mõiste, mille korral süsinikdioksiidi kogus suureneb. Hapniku maht sel juhul väheneb, vastupidi, keha kuded tunnevad hapniku nälga. Laevad reageerivad sellele kiiresti, provotseerides kehas rõhu järsku tõusu.
Tsüklon
Tsüklon - See on tohutu õhumass, mis pöördub keerisena vertikaaltelje ümber läbimõõduga kuni mitu tuhat kilomeetrit. Selle keerise keskel on vähendatud rõhk.
Põhjapoolkeral pöörleb tsükloni atmosfääri keeris vastupäeva, lõunapoolkeral - päripäeva. Tsüklonid esinevad regulaarselt, kuna nende teke on otseselt seotud Maa pöörlemisega. Ekvaatori lähedal pole tsükloneid.
Tsüklone on kahte tüüpi:
- Troopiline. Esinevad troopilistel laiuskraadidel, erinevad suhteliselt väikeste suuruste poolest. Neid iseloomustab aga tuule tohutu hävitav jõud.
- Eriti troopiline. Moodustatud polaar- ja parasvöötmel. Saavutage läbimõõt mitu tuhat kilomeetrit.
Huvitav fakt: troopilistes tsüklonites täheldatakse sageli tormi silma - see on keerise keskosas umbes 20 km pikkune piirkond, kus püsib selge ja rahulik ilm.
Tsükloni peamisteks eripäradeks on kolossaalne energia, mis avaldub tugeva tuule, tormide, äikese, lörtide, sademete kujul. Võimastele troopilistele tsüklonitele antakse kordumatuid nimesid või nimesid, näiteks Katrina (2005), Nina (1975), Dorian (2019).
Antitsüklon
Antitsüklon - See pole mitte ainult tsükloni vastand. Sellel nähtusel on erinev esinemismehhanism. Maa mõlemas poolkera tuul liigub tsükloniga võrreldes vastupidises suunas.
Antitsüklon on kõrgrõhuala. Teda iseloomustavad suletud isobaarid - need on jooned, mis tähistavad kohti sama atmosfäärirõhuga.
Antitsüklon toob stabiilsed ilmastikuolud, mis sobivad aastaajale. Suvel on rahulik, palavad ilmad, talvel härmas. Seda iseloomustab väike pilvede arv või nende täielik puudumine.
Teatud piirkondades moodustuvad antitsüklonid. Näiteks tekivad need enamasti suurte jäämassiivide kohal: Antarktikas, Gröönimaal ja Arktikas. Leitud ka troopikast.
Antitsüklonitel on ka oht ja ebameeldivad tagajärjed. Need võivad kaasa aidata tulekahjudele, pikaajalistele põuadele.Pika tuule puudumisega suurtes linnades kogunevad kahjulikud ained ja gaasid, mis on eriti äge hingamisteede haigustega inimestele.
Huvitav fakt: Seal on blokeerivad tsüklonid, mis moodustuvad kindla piirkonna kohal ega liigu kuhugi. Kuid nad ei läbida teisi õhumasse. Tavaliselt ei kesta need kauem kui 5 päeva, kuid Venemaa Euroopa osas kestavad antitsüklonid regulaarselt umbes kuu. Viimati oli see 2015. aastal. Tagajärjeks on kuumus, põud, metsatulekahjud.
Kuidas õhurõhk kõrgusega muutub? Valemidiagramm
Atmosfäärirõhk sõltub otseselt kõrgusest. Mida kõrgem, seda madalam on rõhk ja vastupidi. Kui tõusete 12 m kõrgusel merepinnast, väheneb elavhõbeda baromeetris 1 mm võrra.
Rõhku kuvatakse mmHg asemel sageli hektopaskalites. st .: 1 mm = 133,3 Pa = 1, 333 hPa. Kõrguse ja rõhu suhet saab näidata lihtsa valemi abil:
∆h / ∆P = 12 m / mmHg. st või ∆h / ∆P = 9 m / hPa,
kus ∆h on kõrguse muutus,
∆P - rõhu muutus.
Seega 9 meetrini tõustes langeb rõhutase 1 hPa võrra. Seda indikaatorit nimetatakse baari staadiumiks. Atmosfäärirõhu norm on 1013 hPa (võib ümardada kuni 1000).
Kuidas kasutada neid andmeid rõhu muutuse arvutamiseks erineval kõrgusel? Näiteks 90 m tõstes langeb rõhk 10 hPa võrra. Sel juhul selgub, et 900 m tõusmisel langeb rõhk 0-ni.
Kuid õhutihedus muutub ka koos kõrgusega, seetõttu tuleb suurema vahemaa korral (alates 1,5–2 km) teha kõik arvutused seda näitajat arvesse võttes.
Atmosfääri rõhu muutuste graafik koos kõrgusega näitab selgelt kõike ülaltoodut. See toimub kõverjoonena, mitte sirgjoonena. Kuna atmosfääri tihedus ei ole sama, suurenedes kõrgusele, hakkab rõhk aeglasemalt langema. Kuid see ei jõua kunagi nullini, sest igal pool on mingi aine - Universumis pole vaakumit.
Atmosfäärirõhk mägedes
Mägedes on rõhk niikuinii madalam. See, kuidas inimene end samal ajal tunneb, sõltub kõrgusest, samuti lisatingimustest. Näiteks normaalse õhuniiskuse korral võib 3000 m tõus võib põhjustada nõrkust ja halba jõudlust. Selle põhjuseks on hapniku puudus.
Niiskes kliimas tekivad sarnased aistingud juba 1000 m kõrgusel. Fakt on see, et veemolekulid tõrjuvad hapniku molekule välja - niiskes õhus on neid vähem. Ja kuivas kliimas võite peaaegu 5000 meetri kõrgusele ronida.
Erinevad kõrgused ja nende mõju:
- 5 km - hapnikupuuduse tunne.
- Püsivate asulate maksimaalne kõrgus on 6 km.
- 8,9 km - Everesti kõrgus. Vesi keeb temperatuuril + 68 ℃. Lühikese aja jooksul saavad koolitatud inimesed sellel tasemel olla.
- 13,5 km - ohutu viibida ainult puhta hapniku juuresolekul. Maksimaalne lubatud kõrgus, millel võite viibida ilma erikaitseta.
- 20 km - inimestele vastuvõetamatu kõrgus. Ainult suletud kajutis viibimise tingimusel.